Ένα από τα βασίλεια της ζωντανής φύσης περιλαμβάνει μονοκύτταρους ζωντανούς οργανισμούς, που διατίθενται στο τμήμα Βακτηρίων. Τα περισσότερα από τα είδη τους παράγουν ειδικές χημικές ενώσεις - εξωτοξίνες και ενδοτοξίνες. Η ταξινόμηση, οι ιδιότητες και η επιρροή τους στο ανθρώπινο σώμα θα μελετηθούν σε αυτό το άρθρο.
Τι είναι οι τοξίνες
Ουσίες (κυρίως πρωτεϊνικής ή λιποπολυσακχαριδικής φύσης) που εκκρίνονται από ένα βακτηριακό κύτταρο στο μεσοκυττάριο υγρό μετά τον θάνατό του είναι βακτηριακές ενδοτοξίνες. Εάν ένας ζωντανός προκαρυωτικός οργανισμός παράγει τοξικές ουσίες στο κύτταρο ξενιστή, τότε στη μικροβιολογία τέτοιες ενώσεις ονομάζονται εξωτοξίνες. Έχουν καταστροφική επίδραση στους ανθρώπινους ιστούς και όργανα, συγκεκριμένα: αδρανοποιούν την ενζυμική συσκευή σε κυτταρικό επίπεδο, διαταράσσουν το μεταβολισμό. Η ενδοτοξίνη είναι ένα δηλητήριο που έχει καταστροφική επίδραση στα ζωντανά κύτταρα και η συγκέντρωσή της μπορεί να είναι πολύ μικρή. Στη μικροβιολογία, είναι γνωστές περίπου 60 ενώσεις που εκκρίνονται από βακτηριακά κύτταρα. Εξετάστε τα με περισσότερες λεπτομέρειες.
Φύση λιποπολυσακχαρίτη των βακτηριακών δηλητηρίων
Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η ενδοτοξίνη είναι προϊόν διάσπασης της εξωτερικής μεμβράνης αρνητικών κατά Gram βακτηρίων. Είναι ένα σύμπλεγμα που αποτελείται από έναν σύνθετο υδατάνθρακα και ένα λιπίδιο που αλληλεπιδρά με έναν συγκεκριμένο τύπο κυτταρικού υποδοχέα. Μια τέτοια ένωση αποτελείται από τρία μέρη: το λιπίδιο Α, ένα μόριο ολιγοσακχαρίτη και ένα αντιγόνο. Είναι το πρώτο συστατικό, που εισέρχεται στην κυκλοφορία του αίματος, που προκαλεί τη μεγαλύτερη καταστροφική επίδραση, συνοδευόμενη από όλα τα σημάδια σοβαρής δηλητηρίασης: δυσπεπτικά συμπτώματα, υπερθερμία, βλάβες του κεντρικού νευρικού συστήματος. Η δηλητηρίαση αίματος με ενδοτοξίνες συμβαίνει τόσο γρήγορα που αναπτύσσεται σηπτικό σοκ στο σώμα.
Ένα άλλο δομικό στοιχείο που περιλαμβάνεται στην ενδοτοξίνη είναι ένας ολιγοσακχαρίτης που περιέχει επτόζη – C7H14O7. Εισερχόμενος στην κυκλοφορία του αίματος, ο κεντρικός δισακχαρίτης μπορεί επίσης να προκαλέσει δηλητηρίαση του σώματος, αλλά σε πιο ήπια μορφή από ό,τι εάν το λιπίδιο Α εισέλθει στην κυκλοφορία του αίματος.
Συνέπειες της επίδρασης των ενδοτοξινών στον ανθρώπινο οργανισμό
Οι πιο συχνές επιδράσεις των βακτηριακών δηλητηρίων στα κύτταρα είναι το θρομβοαιμορραγικό σύνδρομο και το σηπτικό σοκ. Ο πρώτος τύπος παθολογίας εμφανίζεται λόγω της εισόδου στο αίμα ουσιών - τοξινών που μειώνουν την πήξή του. Αυτό οδηγεί σε πολυάριθμες βλάβες σε όργανα που αποτελούνται από συνδετικό ιστό - το παρέγχυμα, όπως, για παράδειγμα, οι πνεύμονες, το ήπαρ, τα νεφρά. Στο παρέγχυμά τους εμφανίζονται πολλαπλές αιμορραγίες και σε σοβαρές περιπτώσεις αιμορραγία. Ένας άλλος τύπος παθολογίαςπου προκύπτει από τη δράση βακτηριακών δηλητηρίων είναι το σηπτικό σοκ. Οδηγεί σε διαταραχή της κυκλοφορίας του αίματος και της λέμφου, οι συνέπειες της οποίας είναι παραβιάσεις της μεταφοράς οξυγόνου και θρεπτικών ουσιών σε ζωτικά όργανα και ιστούς: εγκέφαλος, πνεύμονες, νεφρά, ήπαρ.
Ένα άτομο έχει απότομη αύξηση των απειλητικών για τη ζωή συμπτωμάτων, όπως ταχεία πτώση της αρτηριακής πίεσης, υπερθερμία και ταχέως αναπτυσσόμενη οξεία καρδιαγγειακή ανεπάρκεια. Η επείγουσα ιατρική παρέμβαση (ορμονική και αντιβιοτική θεραπεία) σταματά τη δράση της ενδοτοξίνης και την απομακρύνει γρήγορα από τον οργανισμό.
Διακριτικά χαρακτηριστικά των εξωτοξινών
Πριν διευκρινίσουμε τις ιδιαιτερότητες αυτού του τύπου βακτηριακών δηλητηρίων, ας υπενθυμίσουμε ότι η ενδοτοξίνη είναι ένα από τα συστατικά του προϊόντος λύσης του κυτταρικού τοιχώματος ενός νεκρού gram-αρνητικού βακτηρίου. Οι εξωτοξίνες συντίθενται από ζωντανά προκαρυωτικά κύτταρα, τόσο Gram-θετικά όσο και Gram-αρνητικά. Από πλευράς χημικής δομής, είναι αποκλειστικά πρωτεΐνες με μικρό μοριακό βάρος. Μπορούμε να πούμε ότι οι κύριες κλινικές εκδηλώσεις που εμφανίζονται στη διαδικασία των μολυσματικών ασθενειών προκαλούνται ακριβώς από την καταστροφική δράση των εξωτοξινών, οι οποίες σχηματίζονται ως αποτέλεσμα του μεταβολισμού του ίδιου του βακτηρίου.
Μικροβιολογικές μελέτες έχουν αποδείξει υψηλότερη μολυσματικότητα αυτού του τύπου βακτηριακών δηλητηρίων σε σύγκριση με τις ενδοτοξίνες. Οι αιτιολογικοί παράγοντες του τετάνου, του κοκκύτη, της διφθερίτιδας παράγουν δηλητηριώδηουσίες πρωτεϊνικής φύσης. Έχουν θερμική ικανότητα και καταστρέφονται όταν θερμαίνονται στην περιοχή από 70 έως 95 βαθμούς Κελσίου για 12-25 λεπτά.
Τύποι εξωτοξινών
Η ταξινόμηση αυτού του τύπου βακτηριακών δηλητηρίων βασίζεται στην αρχή της επίδρασής τους στις κυτταρικές δομές. Για παράδειγμα, διακρίνονται οι τοξίνες της μεμβράνης, καταστρέφουν τη μεμβράνη του κυττάρου ξενιστή ή διαταράσσουν τη διάχυση και την ενεργό μεταφορά ιόντων που διέρχονται από τη διπλή στοιβάδα της μεμβράνης. Υπάρχουν και κυτταροτοξίνες. Πρόκειται για δηλητήρια που δρουν στο υαλόπλασμα του κυττάρου και διαταράσσουν τις αντιδράσεις αφομοίωσης και αφομοίωσης που συμβαίνουν στον κυτταρικό μεταβολισμό. Άλλες ενώσεις - τα δηλητήρια «λειτουργούν» όπως τα ένζυμα, για παράδειγμα, η υαλουρονιδάση (νευρομινιδάση). Καταστέλλουν το έργο του ανθρώπινου ανοσοποιητικού συστήματος, δηλαδή αδρανοποιούν την παραγωγή Β λεμφοκυττάρων, μονοκυττάρων και μακροφάγων στους λεμφαδένες. Έτσι οι πρωτεάσες καταστρέφουν τα προστατευτικά αντισώματα και η λεκιθινάση διασπά τη λεκιθίνη, η οποία είναι μέρος των νευρικών ινών. Αυτό οδηγεί σε παραβίαση της αγωγιμότητας των βιοπαρορμήσεων και, ως αποτέλεσμα, σε μείωση της νεύρωσης των οργάνων και των ιστών.
Οι κυτταροτοξίνες μπορούν να δράσουν ως απορρυπαντικά, καταστρέφοντας την ακεραιότητα της λιπιδικής στιβάδας της μεμβράνης του κυττάρου ξενιστή. Επιπλέον, είναι σε θέση να καταστρέψουν τόσο μεμονωμένα κύτταρα του σώματος όσο και τους συνεργάτες τους - ιστούς, προκαλώντας το σχηματισμό βιογενών αμινών, οι οποίες είναι προϊόντα μεταβολικών αντιδράσεων και παρουσιάζουν τοξικές ιδιότητες.
Μηχανισμός δράσης βακτηριακών δηλητηρίων
Μικροβιολογικές μελέτες έχουν αποδείξει ότι η ενδοτοξίνη είναι ένα σύμπλεγμαδομή που περιέχει 2 μοριακά κέντρα. Το πρώτο συνδέει μια δηλητηριώδη ουσία σε έναν συγκεκριμένο κυτταρικό υποδοχέα και το δεύτερο, διασπώντας τη μεμβράνη του, εισέρχεται απευθείας στο υαλόπλασμα του κυττάρου. Σε αυτό, η τοξίνη μπλοκάρει τις μεταβολικές αντιδράσεις: βιοσύνθεση πρωτεϊνών που συμβαίνει στα ριβοσώματα, σύνθεση ATP που πραγματοποιείται από μιτοχόνδρια και αντιγραφή νουκλεϊκού οξέος. Η υψηλή μολυσματικότητα των βακτηριακών πεπτιδίων, όσον αφορά τη χημική δομή των μορίων τους, εξηγείται από το γεγονός ότι ορισμένοι τόποι τοξινών μεταμφιέζονται ως η χωρική δομή ουσιών στο κύτταρο, όπως νευροδιαβιβαστές, ορμόνες και ένζυμα. Αυτό επιτρέπει στην τοξίνη να «παρακάμψει το κυτταρικό αμυντικό σύστημα» και να διεισδύσει γρήγορα στο κυτταρόπλασμά της. Έτσι, το κύτταρο είναι άοπλο έναντι μιας βακτηριακής λοίμωξης, καθώς χάνει την ικανότητα να σχηματίζει τις δικές του προστατευτικές ουσίες: ιντερφερόνη, γ-σφαιρίνες, αντισώματα. Πρέπει να σημειωθεί ότι οι ιδιότητες των ενδοτοξινών και των εξωτοξινών είναι παρόμοιες στο ότι και οι δύο τύποι βακτηριακών δηλητηρίων δρουν σε συγκεκριμένα κύτταρα του σώματος, δηλαδή έχουν υψηλή ειδικότητα.
